Реферат роботи

Вид материала

Реферат

Содержание Технічні результати, економічна ефективність та впровадження роботи Перевантаження енергоблоків до 310-315 МВт Перевантаження енергоблоків до 330-340 МВт Короткочасні перевантаження енергоблоків до 350-360 МВт Підвищення ефективності роботи регенеративних повітропідігрівників енергоблоків електростанцій На Ладижинській ТЕС На Трипільській ТЕС На Київській ТЕЦ-5 На Київській ТЕЦ-6 На Харківській ТЕЦ-5 Схема для підвищення сушильної продуктивності пилосистем енергоблоків, та надійності роботи кульових барабанних млинів (КБМ) Ефективні системи та процеси пилоподачі на пальники котлів енергоблоків 300 МВт, що спалюють низькореакційне вугілля Розроблення методик розрахунків техніко-економічні показники роботи ТЕС

Подобный материал:

• Реферат до роботи, 168.97kb.
• Як писати реферат Реферат, 28.96kb.
• Люльки Олександри Валентинiвни заслуговує високої оцінки. Практика реферат, 101.05kb.
• Реферат головна мета роботи, 707kb.
• Реферат циклу наукових праць, 180.73kb.
• Реферат роботи Єлізаров М. О. хемографічний метод візуалізації гетерогенних процесів, 64.35kb.
• Програма комплексного вступного іспиту на окр «Магістр», 127.98kb.
• Реферат на тему: Організація роботи Національного банку України, 11.03kb.
• Реферат роботи, яку подано на здобуття державної премії України в галузі науки І техніки, 185.77kb.
• Масаж завдання для індивідуальної роботи студентів заочної форми навчання І. Написати, 16.72kb.

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ „ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА”


Реферат роботи


„ПІДВИЩЕННЯ МАНЕВРЕНОСТІ, НАДІЙНОСТІ І ЕКОНОМІЧНОСТІ ЕНЕРГОБЛОКІВ ПОТУЖНІСТЮ 300МВТ З ПИЛОВУГІЛЬНИМИ ТА ГАЗОМАЗУТНИМИ КОТЛАМИ ”

1.	Мисак Йосиф Степанович	- доктор технічних наук, професор, завідувач кафедри „Теплотехніки і теплових електричних станцій” Національного університету „Львівська політехніка”
2.	Кєсова Любов Олександрівна	- доктор технічних наук, професор кафедри теплоенергетичних установок теплових та атомних електростанцій Національного технічного університету України „Київський політехнічний інститут”
3.	Сігал Ісаак Якович	- доктор технічних наук, професор, провідний науковий співробітник відділу захисту атмосферного повітря від забруднення Інституту газу Національної академії наук України
4.	Клуб Михайло Васильович	- заступник начальника котельного цеху, керівник групи з пуску та налагодження котельних установок акціонерного товариства по пуску, налагодженню та удосконаленню технологій та експлуатації електростанцій і мереж (АТ „ЛьвівОРГРЕС”)
5.	Винницький Іван Петрович	- керівник групи надійності та економічності котельного цеху акціонерного товариства по пуску, налагодженню та удосконаленню технологій та експлуатації електростанцій і мереж (АТ „ЛьвівОРГРЕС”)
6.	Моспан Юлій Михайлович	- посмертно

Львів-2010


Р Е Ф Е Р А Т


роботи, яку подано на здобуття державної премії України в галузі науки і техніки:

«Підвищення маневреності, надійності і економічності енергоблоків потужністю 300 МВт з пиловугільними та газомазутними котлами»


Усі енергоблоки потужністю 300 МВт (та 250/300 МВт) з пиловугільними та газомазутними котлами (в Україні їх 47) було спроектовано для роботи в базовій частині графіків навантажень енергосистем. Проблема підвищення маневреності, надійності та економічності роботи теплових електростанцій (ТЕС) виникла 25-30 років тому, коли в колишньому СРСР енергоблоки ТЕС потужністю 150-300 МВт частково почали працювати в режимах покриття напівпікових графіків електричних навантажень.

Сьогодні всі енергоблоки ТЕС України, включаючи 300 МВт, працюють у маневрових режимах енергосистем. Для розв'язання складної проблеми – переведення енергоблоків 300 МВт у маневровий режим роботи було виконано цілу низку наукових досліджень та технічних розробок, що суттєво змінили експлуатаційні характеристики енергоблоків. Так, вперше у світовій практиці впроваджено режими роботи енергоблоків 300 МВт з пиловугільними та газомазутними котлами на навантаженнях понад номінальне значення: І етап – 310-315 МВт; ІІ етап – 330-340 МВт; ІІІ етап - у режимах короткочасних перевантажень до 350 –360 МВт. Для покращення експлуатації енергоблоків розроблено та впроваджено: нову найефективнішу у вітчизняній енергетиці схему раціонального використання перетічного повітря регенеративних повітропідігрівників (РПП); нову технологію (вперше в країнах Європи) – «режими роботи енергоблоків на ковзному тиску» середовища у всьому пароводяному тракті; нові схеми ефективного спалювання органічного палива (вугілля, газу, мазуту), що дало можливість продовжити терміни експлуатації устаткування котлів, суттєво знизити шкідливі викиди з димовими газами в атмосферу; малозатратну та енергозберігаючу схему подавання вугільного пилу високої концентрації під тиском (ПВКт) на котлах ТПП-210А, що спалюють низькореакційне вугілля погіршеної якості; методики розрахунків техніко-економічних показників; вперше у світовій практиці досліджено механізм утворення оксидів азоту та ефективні технічні заходи зменшення шкідливих викидів ТЕС в атмосферу.

Технічні вимоги до маневровості чинних енергоблоків у нових умовах їхньої експлуатації розроблено для Мінпаливенерго України та викладені в галузево-керівному документі ГКД 34.25.503.- 96: Мисак Й.С., Густі Й.П. “Маневреність енергоблоків з конденсаційними турбінами”. Технічні вимоги. УНВО “Енергопрогрес”, К. 1996 .

Наукова новизна роботи. Вперше у світовій практиці на основі законів теплообміну в паливних котлів, матеріальних та теплових балансів, розроблено алгоритм та програма розрахунків можливостей перевантаження за умов зміни конструктивних та режимних факторів устаткування енергоблоків. Введено поняття коефіцієнта перевантаження – П.

Вперше для енергоблоків з надкритичними параметрами середовища розроблені алгоритми, технологічні карти та методи переведення їх в режим ковзного тиску. Визначені критерії надійності роботи екранів котлів – теплові та гідравлічні “розвірки” Δt=f(G) та ρ=f(G,P).

Вперше для реальних пилопроводів систем подачі пилу високої концентрації (ПВКт) енергоблоків 300 МВт визначено коефіцієнт додаткового опору К в формулі Гастерштадта, коефіцієнт тертя запиленого потоку аеросуміші λ_зп в формулі Дарсі-Вейсбаха:

λ_зп = 60,5·Fr ^-2.47·μ^0.13; К=1,49·10³·Fr^-2,27·μ^-0.87,

де Fr – критерій Фруда; μ – концентрація пилу, кг/кг;

та критичну швидкість потоку аеросуміші:

W_кр. = 8,8·V_в^max·(d_max/D)^1.18·(ρ_пл/ ρ_п)^0,5·μ^0,464,

де V_в^max – швидкість витання частинок максимального розміру, м/с; d_max – максимальний розмір частинок, мкм; D – внутрішній діаметр трубопроводу, м; ρ_пл – густина пилу, кг/м³; ρ_п – густина повітря, кг/м³; що дозволило розрахувати режими стійкого транспортування при мінімальних пульсаціях.

Вперше в світовій практиці визначено механізм утворення оксидів азоту при спалюванні органічного палива. Експериментально доказано, що в паливнях великих розмірів має місце більш високі температури в ядрі зони горіння, а також більш повільний темп охолодження продуктів згоряння , в зв’язку з чим період протікання реакції синтезу оксиду азоту (dτ ) в топках котлів енергоблоків більший, ніж в топках малих розмірів, бо вихід „термічних” оксидів азоту NО_терм = f (Т_max, τ_р). Побудовані діаграми утворення оксидів азоту за 3 різними механізмами.

Вперше в Європі концентрації оксидів азоту ув’язані з режимом роботи топкової камери та її розміром залежностями:

NО₂ = А(D_е)^0,8 q α,

де А – емпіричний коефіцієнт для даного палива; D_е – еквівалентний діаметр топкової камери; α – коефіцієнт надлишку повітря в топці.

Результати дослідження викидів до атмосфери, що їх проведено на котлах різної потужності при спалюванні поперемінно вугілля, мазуту чи газу в одній топковій камері, вперше були оброблені з введенням нового терміну „умовний рівень токсичності димових газів”:



як відношення концентрації даної речовини до його максимально-разового ГДК у повітрі населеної місцевості.

Вперше в Україні на основі термодинамічних законів розроблено алгоритм, методику та програму розрахунків техніко-економічних показників роботи ТЕС, ТЕЦ в маневрених умовах роботи. Введені нові коефіцієнти: економічного розподілу тепла та втрат електроенергії пов’язаних з її відпуском.


Технічні результати, економічна ефективність та впровадження роботи

Дослідження та впровадження на енергоблоках 300 МВт з газомазутними та пиловугільними котлами режимів роботи на перевантаженнях понад номінальне

Роботи з перевантаження енергоблоків складаються з етапів: обстеження технічного стану і умов експлуатації основного і допоміжного устаткування; розробка рекомендацій щодо доведення показників роботи устаткування до проектних величин; науково-технічні обґрунтування та розрахунки припустимого перевантаження енергоблоків; визначення і розроблення технічних заходів щодо удосконалення і модернізації устаткування (схеми, розрахунки, креслення); модернізація основного і допоміжного устаткування; випробування енергоблоків у режимах перевантажень із визначенням критеріїв надійності, економічності та екологічних показників.

Впровадження режимів перевантаження енергоблоків 300 МВт з газомазутними та пиловугільними котлами в практиці експлуатації енергоблоків в колишньому СРСР та в Європі вперше здійснено в Україні. Дослідження проведено в період 1982-1992 рр. на Ладижинській та Трипільській ТЕС, Київських ТЕЦ-5, ТЕЦ-6 (Україна), Лукомльській ТЕС (Білорусь), Ставропольській ГРЕС (Росія).

Перевантаження енергоблоків до 310-315 МВт

Дослідженнями встановлено, що на енергоблоках з газомазутними котлами ТГМП-314 Трипільської ТЕС, ТГМП-314А Київської ТЕЦ-5, ТГМП-344 Київської ТЕЦ-6 можливо отримати максимальне навантаження 310-315 МВт, тобто на 4-5% абс. вище від номі-нального (розрахункового) значення. Основним критерієм, що обмежує перевантаження енергоблоків з турбінами К-300-240 ХТГЗ, ЛМЗ та Т-250/300-240 УТМЗ, є максимально допустима величина тиску пари в регулювальній ступені турбіни (18,5 МПа).

Складнішими були режими перевантажень енергоблоків 300 МВт з пиловугільними котлами ТПП-312 Ладижинської ТЕС та ТПП-210А Трипільської ТЕС (ТпТЕС). Максимально можливе навантаження цих енергоблоків встановлено на рівні 310-312 МВт (на 3-4 % абс. вище від номінального). Для забезпечення надійної і тривалої роботи котлів енергоблоків необхідно, щоб якість вугілля відповідала проектному або близькому до проектного значенню. Факторами, що обмежують подальше навантаження енергоблоків, є: температурний режим металу змійовиків і вихідних камер проміжного пароперегрівача (котел ТПП-312); жужелювання пароперегрівних поверхонь нагріву, що розміщені в горизонтальному газоході (котли ТПП-312, ТПП-210А) через підвищення температури відхідних газів у поворотній камері котла понад допустимі значення; максимальна продуктивність тягодуттєвих машин. Крім того, встановлено, що основною ознакою відномінностей роботи в режимах перевантаження енергоблоків з газомазутними та пиловугільними котлами є обмежена кількість годин експлуатації.

Перевантаження енергоблоків до 330-340 МВт

Робота енергоблоків при перевантаженнях потребує виконання інженерно-технічних рішень по модернізації та реконструкції устаткування котлів, що погоджено з заводами-виготівниками та відповідними контролюючими органами і потрібує наукових досліджень і спеціальних розрахунків. Так, наприклад, для котлів ТГМП-314 необхідно виконати: збільшення теплосприйняття нижньої радіаційної частини поверхні котла (НРЧ); збереження на розрахунковому рівні температури газів на виході з паливні; підвищення ефективності пальників; зменшення перетоків повітря в РПП до (16-18)%; реконструкція дуттєвих вентиляторів та осьових димосмоків; забезпечення високотемпературного підігріву повітря.

Для турбін К-300-240 ХТГЗ слід виконати: інженерні розрахунки ефективності теплової схеми з визначенням критеріїв надійності, економічності та діапазону перевантажень устаткування; реконструкцію проточної частини турбіни з метою збільшення площі прохідних перетинів діафрагм циліндрів високого та середнього тиску, першого та другого ступенів усіх потоків циліндра низького тиску.

Для забезпечення надійної роботи турбогенератора в умовах перевантаження енергоблоку рекомендовано: підвищення ефективності системи його охолодження шляхом збільшення тиску водню в корпусі генератора з 0,3 до 0,4 МПа; розімкнення схеми охолодження газоохолоджувачів циркуляційною водою (в літній період) і основним конденсатом турбіни (при температурі охолоджуючої води нижче 10 ⁰С).

Результати наукових досліджень та технічних розробок, отриманих в Україні, вже понад 15 років використовуються при експлуатації 8-ми енергоблоків Лукомльської ТЕС (Білорусь), 2-ох енергоблоків Ставропольської ДРЕС (Росія) і рекомендовані Мінпаливенерго для впровадження на енергоблоках 300 МВт України. Економічний ефект від впровадження результатів становить понад 1 млрд. дол. США.

Короткочасні перевантаження енергоблоків до 350-360 МВт

В умовах нормальної експлуатації електричних мереж швидкість зміни потужності в регульованому діапазоні навантажень становить (2-3)%/хв. Для роботи енергоблоків в нестандартних ситуаціях в енергосистемі потрібна висока швидкість збільшення стартової потужності енергоблоків. В аварійних режимах для ліквідації аварії необхідно на декілька хвилин підняти потужність на максимально можливу величину. В колишньому СРСР та в Україні вперше на енергоблоках 300 МВт досліджено декілька способів короткочасних навантажень: форсування котла, відкриття регулюючих клапанів ЦВТ, відключення регене-ративних підігрівників високого тиску турбіни. В роботі надані рекомендації для їх використання та впровадження на ТЕС України.

Підвищення ефективності роботи регенеративних повітропідігрівників енергоблоків електростанцій

Для підігріву повітря, що надходить у паливню котлів, значного поширення набули РПП. Основною перевагою їх перед рекуперативними повітропідігрівниками є відносно мала металоємність, зручніші габарити, менший опір газового та повітряного трактів. Однак, основним недоліком РПП є низька герметичність. Значні присмокти та перетоки повітря в газову сторону РПП викликають обмеження режимів перевантажень енергоблоків.

Для підвищення ефективності роботи РПП, економічності котла та збільшення можливості перевантажень енергоблоків в процесі експлуатації на базі теоретичного обґрунтування та аналітичних розрахунків запропоновано “Схеми раціонального використання повітря”, яка немає аналогів у країнах СНД та Європи.

Повітря, що перетікає через аксіальні, радіальній і периферійні ущільнення РПП по спеціально вмонтованих повітропроводах, надходить на димосмоків рециркуляції димових газів і подається у паливню котла. Схема не потребує встановлення спеціальних додаткових вентиляторів. Аналіз досліджень і тривала експлуатація РПП з рекомендованою схемою показали, що присмокти і перетоки повітря в РПП зменшились до (8-10)% абс. Підвищення к.к.д. котла дорівнює в середньому 0,5% абс. Схему впроваджено на енергоблоках 300 МВт з котлами ТГМП-314 Трипільської ТЕС (економічний ефект 30000 т.у.п.), енергоблоках 250/300 Мвт з котлами ТГМП-314А Київської ТЕЦ-5 (економічний ефект 25000.0 т.у.п.) та на котлах ТГМП-314 та ТГМП-114 8-ми енергоблоків – Лукомльської тес (Білорусь).

Розроблення, дослідження та впровадження режимів роботи енергоблоків 300 МВт з газомазутними та пиловугільними котлами на ковзних параметрах середовища у всьому пароводяному тракті

При нестаціонарних режимах (розвантаження, пуск), а також роботи на часткових навантаженнях економічність і маневреність енергоблоків погіршується, діапазон регулю-вання навантаження зменшується. Так, при розвантаженні енергоблоку з 300 до 150 МВт на номінальних параметрах пари питомі витрати палива збільшуються на (11-12)%абс. Підви-щення економічності енергоблоків при переведенні на режими ковзних параметрів досяга-ється за рахунок підвищення потужності ЦВТ і зниження споживання енергії живильною турбопомпою (ЖТП). На основі розрахунків гідродинаміки котлів, техніко-економічних показників роботи енергоблоків, зміни економічності турбін, з урахуванням результатів експериментальних досліджень розроблено оптимальні режими роботи енергоблоків 300 МВт з газомазутними та пиловугільними котлами на ковзних параметрах середовища, а саме:

1. На Ладижинській ТЕС (6 енергоблоків номінальною потужністю 300 МВт з котлами ТПП-312 і турбінами К-300-240 ХТГЗ) діапазон навантажень на ковзних параметрах середовища становить 250-190 МВт при роботі підігрівачів високого тиску (ПВТ) і 270-210 МВт з відключеними ПВТ. Основним фактором, що обмежував мінімальні навантаження, було порушення гідродинаміки в бокових екранах нижньої радіаційної частини (НРЧ) котла з включеними та відключеними ПВТ. Для зниження мінімального навантаження і підвищення стабільності гідродинаміки в НРЧ запропоновано реконструкцію підвісної системи екранів котла за схемою котла ТГМП-314 з встановленням гідродинамічних перемичок між колекторами за 1-им ходом НРЧ і підпірних шайб в підведених трубах НРЧ (загальна втрата тиску 0,25 МПа). Така реконструкція дозволяє знизити мінімальний рівень навантаження приблизно на 50 МВт.
   

2. На Трипільській ТЕС (4 енергоблоки 300 МВт з пиловугільними котлами ТПП-210А і 2 енергоблоки 300 МВт з газомазутними котлами ТГМП-314 та турбінами К-300-240 ХТГЗ)- на енергоблоках 300 МВт з пиловугільним котлами для забезпечення надійності роботи поверхонь нагріву НРЧ мінімально допустиме навантаження при роботі енергоблоку у двокорпусному режимі складає (150-160) МВт, в однокорпусному режимі - (90-100) МВт; для енергоблоків 300 МВт з газомазутними котлами за умов надійності роботи радіаційних поверхонь котлів на I етапі досліджень мінімальне навантаження енергоблоку - 190 МВт.

При реконструкції поверхонь нагріву котла за рекомендацією авторів за «схемою котла ТГМП-314», діапазон мінімальних навантажень розширено до 150 МВт при роботі на мазуті і 120 МВт при роботі на природному газі. Подальше зниження допустимого навантаження з включеними ПВТ лімітовано появою “вибігів” температур середовища в змійовиках ІV-го ходу НРЧ з перегрівом до 375⁰С, а також значною розвіркою температур середовища в змійовиках середньої радіаційної частини, що має масовий характер.

3. На Київській ТЕЦ-5 (2 енергоблоки (ст. № 3, 4) з котлами ТГМП-314А та турбінами Т-250/300-240) до реконструкції поверхонь нагріву котлів мінімальна витрата живильної води в котлі дорівнювала 360 т/год. Потужність енергоблоку в розрахунку на конденсаційний режим становила 140 МВт. Після виконаної реконструкції (аналогічно «схемі котла ТГМП-314») мінімальне навантаження становить 120 МВт з включеними ПВТ та 160 МВт з їх відключенням.

4. На Київській ТЕЦ-6 надійність роботи на ковзному тиску котлів ТГМП-344А досліджувалась при витраті живильної води 450-365 т/год при спалюванні природного газу. Визначено, що мінімальне довготривале навантаження блоків з врахуванням стану автома-тичних регуляторів можливо на рівні витрати живильної води 430т/год. Впроваджуючи нові автоматичні регулятори, навантаження котлів можна знизити до 410 т/год.

5. На Харківській ТЕЦ-5 випробування роботи на ковзному тиску свіжої пари здійснювали на енергоблоці № 3 з котлом ТГМП-344А і турбіною Т-250/300-240. Визначено, що мінімально допустиме навантаження блоку на ковзному тису становить 380 т/год (в режимі роботи з номінальним тиском мінімальне навантаження становить 500-550 т/год).

Економічний ефект від впровадження на енергоблоках Ладижинської, Трипільської ТЕС, Київських ТЕЦ-5 і ТЕЦ-6, Харківської ТЕЦ-5 за час експлуатації в режимах ковзних параметрів становить 250 млн. грн. Для реалізації режимів на всіх енергоблоках 300 МВт України розроблено нормативний документ “Методичні вказівки щодо випробувань і режимів роботи прямотокових котлів потужних енергоблоків під час розвантаження і роботи на ковзному тиску” (Мисак Й.С., Клуб М.В., Кравець Т.Ю. СОУ-Н МПЕ 40.1.26.303.2005).

Ефективна технологія триступеневого спалювання палива на котлах ТПП-312 енергоблоків 300 МВт.

У 1992 році за проектом “Ладижинської ТЕС - ВТІ - Агентства з охорони довкілля США, теплотехнічного Gombusti Engineering“ виконана реконструкція котлів ТПП-312, яка відповідає найкращим світовим аналогам і полягає в спалюванні органічного палива в котлі за 3-ма стадіями: основна зона горіння палива, відновлювальна зона, зона допалювання. Для реалізації цієї схеми вугілля в кількості 88% (за теплом) подають в основні пальники і спалюють в паливні з надлишком повітря 1,05. Відновлювальну зону утворено за рахунок встановлення додаткових пальників, у яких спалюють природний газ або вугілля тонкого помелу в кількості 12% (за теплом) та подають також гази рециркуляції. Додаткові пальники встановлюють на фронтовій і тиловій стінах котла по 10шт. з кожного боку на позначці 20,31м з нахилом до горизонту 20⁰. В зоні допалювання встановлено сопла третинного повітря (20 шт.) з підведенням до них повітря після РПП в кількості 17,5% від теоретично необхідного. Сопла (по 10 шт. на фронтовій і тиловій стінах) встановлені на ділянці позначок 27м з нахилом 15⁰ до горизонту. Коефіцієнт надлишку повітря за паливнею становить 1,2. Загальний обсяг рециркуляції димових газів прийнято 18%: 7,5% - додаткові пальники; 5,5% - верхні сопла тилової стіні паливні, 5% - на пилосистему. Схему впроваджено на енергоблоках Ладижинської ТЕС (ст.4,6) і успішно експлуатують впродовж 15 років. Реалізація схеми зменшує вміст оксидів азоту в димових газах на (40-50)%. Економічний ефект для енергоблоку №4,6 за період експлуатації (в цінах 2008р.) склав понад 5 млн. грн.

Схема для підвищення сушильної продуктивності пилосистем енергоблоків, та надійності роботи кульових барабанних млинів (КБМ)

Враховуючи, що на ТЕС надходить паливо з різною вологістю, створено пилосистему з підвищеною сушильною продуктивністю, в якої на трубопроводі подавання вологого вугілля в кульовий барабанний млин встановлено трубу-сушарку з підводом димових газів. Запропонована схема, що впроваджена на котлах ТПП-312 Ладижинської ТЕС та ТП-100 Бурштинської ТЕС, підвищує встановлену потужність енергоблоків та термін служби устаткування, знижує витрати енергоносіїв на власні потреби.

На основі теоретичних та експериментальних досліджень з підвищення ефективності роботи кульових барабанних млинів (КБМ) (Ш-50, Ш-50А) вперше отримані результати впливу режимних та конструктивних факторів, а також якості вугілля на зношення куль та броні барабана КБМ. Результати роботи впроваджені на пилосистемах котлів Бурштинської, Добротвірської, Ладижинської, Криворізької, Придніпровської та Трипільської ТЕС. На основі досліджень розроблено для Мінпаливенерго України нормативний документ: СОУ-НЕЕ 10.121.2008. Омеляновський П.Й., Мисак Й.С., Голишев Л.В. і ін. “Норма витрат куль для вуглерозмольних млинів кульових барабанних на розмел антрациту, камяного та бурого вугілля“. ОЕП. ГРІФРЕ. 2008р. Економічний ефект лише для одного енергоблоку 300 МВт з котлом ТПП-312 становить більше 2 млн. грн. в рік.

Ефективні системи та процеси пилоподачі на пальники котлів енергоблоків 300 МВт, що спалюють низькореакційне вугілля

У чинних (традиційних) системах пилоподавання пневмотранспортування із низькою концентрацією пилу (0,3-0,5) кг/кг здійснюють за високої швидкості (25-30) м/с сушильного агенту, що призводить до зношування пилопроводів великого діаметра (300-500)мм і створює антисанітарні умови в котельному цеху. Системи мають високу металоємкість, низьку ремонтопридатність, підвищені витрати електроенергії на власні потреби, ремонт і обслуговування. Забезпечення надійності пневмотранспортування пилу обмежує можливість регулювання витрати первинного повітря і оптимізації процесу горіння. Для вдосконалення систем пилоподачі ТЕС за завданням Міненерго України НТУУ КПІ вперше в СРСР на котлах ТПП-210А енергоблоків 300 МВт проведені (1980-1985рр.) комплексні дослідження різних технологій пилоподачі (традиційний пневмотранспорт пилу та пилоподача з високою концентрацією) на дослідно-промислових установках і пилопроводах чинних котлів ТпТЕС. Розроблено та досліджено: методи контролю витрат пилу на пальники котлів; методику розрахунку аеродинаміки аеросуміші в пилопроводах складної конфігурації; автоматизовану технологічну систему висококонцентрованої пилоподачі вугільного пилу (під тиском) – ПВКт; роботу проміжного бункеру пилу, режимів роботи аераційних пиложивильників (АПЖ) в системі ПВКт; режимів стійкого транспортування пиловугільної аеросуміші, пульсаційних режимів в пилопроводах та пальниках котла; роботу вихрових пальників при ПВКт, витрат газу (мазуту) для підсвічування пиловугільних факелів, забезпечення стійкого жужелевидалення; технологічні засоби зниження викидів NO_x при ПВКт.

У період 1985-2000 рр. всю першу чергу Трипільської ТЕС (4 пиловугільні котли ТПП-210А (8 корпусів) дубль-блоків 300 МВт) переведено на експлуатацію з системами ПВКт. При цьому: 96 лопатевих пиложивильників з двигунами постійного струму замінено 48 АПЖ без рухомих частин; з 5-ти досліджених діаметрів пилопроводів вибрано оптимальний - 89х4,5мм; витрата первинного повітря зменшена на 30%, що сприяє зменшенню утворення оксидів азоту (α_п<1); концентрація пилу збільшена на 30,5%; вихровий пальник котла стає регулюємим завдяки можливості зміни витрат первинного та транспортуючого повітря без втрати надійності пилоподачі. Техніко-економічне порівняння роботи пиловугільних котлів Трипільської ТЕС з різними технологіями пилоподачі показало зниження капітальних витрат на систему ПВКт у 32 рази, на її експлуатацію – у 15 разів, середньорічних витрат на ремонт котлів - у 1,3 рази, зменшення викидів оксидів азоту на - 21 %. Річний економічний ефект, підтверджений Трипільською ТЕС від впровадження системи ПВКт на пилосистемах енергоблоків № 1,2,4 становить 5,9 млн. грн. в цінах 2008р. Розробки та результати наукових досліджень системи ПВКт використано в Китаї, Росії (Таганрозьким котельним заводом) та при впровадженні технології ПВКт на котлах у В’єтнамі.

Розроблення методик розрахунків техніко-економічні показники роботи ТЕС

В умовах ринкового господарювання виникла проблема удосконалення методики розрахунку питомих витрат умовного палива на відпущену теплову та електричну енергію за їх комбінованого виробництва. При вирішенні проблеми використовувався метод, описаний в ГКД 34.09.108-98 “Розподіл витрати палива на теплових електростанціях на відпущену електричну і теплову енергію при їх комбінованому виробництві. Методика”. Недоліком методу є те, що він не дає очікуваного зниження паливної складової собівартості відпуску тепла від конденсаційних електростанцій, а для ТЕЦ з параметрами пари 3,5 МПа і нижче призводить до завищення питомих витрат палива на відпущену електроенергію.

Завдяки введенню в розрахункові формули коефіцієнта економічного розподілу тепла відпрацьованої пари досягнуто керування рівнем питомих витрат палива в комбінованому виробництві. У розробленому методі враховано зміна меж енергобалансу відпуску електричної енергії шляхом введення нового показника – коефіцієнта втрат електроенергії, пов’язаних з її відпуском. Цей показник характеризує витрати електроенергії в межах її вироблення, відпуску зовнішнім споживачам і на власні потреби. Із застосуванням методу нормування розроблено діаграми вихідно-нормативних питомих витрат умовного палива для групи паротурбінних теплових електростанцій. Методика впроваджена Мінпаливенерго України для розрахунку техніко-економічних показників ТЕЦ.

Дослідження утворення оксидів азоту при спалюванні палив, екологічні показники роботи електростанцій, розробка та впровадження ефективних методів зниження викидів оксидів азоту

В 1967..71 рр. в США та в СРСР (І.Я. Сігал) проведені перші дослідження щодо вивчення механізму утворення оксидів азоту при спалюванні палива. В 1971р. одночасно в роботах С. Р. Фенімора (Каліфорнійський університет, США) та І.Я. Сігалом (Інститут газу НАНУ, див. І.Я. Сігал та ін. «Образование окислов азота в топках котельных агрегатов», – Теплоэнергетика, 1971, № 4, С.57 - 60) вперше було показано, що оксиди азоту в полум’ї утворюються не тільки в результаті ланцюгових реакцій, після завершення основних реакцій горіння («термічна» теорія Я.Б. Зельдовича), а і в самому процесі горіння в зоні порівняно невеликих температур і для утворення їх за іншим механізмом потрібна мала енергія активації.

Вперше в Україні та в Європі, в т.ч. в колишньому СРСР, досліджено умови утворення оксидів азоту під час спалювання вугілля, мазуту та газу в котлах електростанцій та промислових котлах, у т. ч. котлах енергоблоків ТПП-312 А, ТПП-110, ТПП-210, ТП=70,, а також ТП-47,ТП-170,ТП-15. БКЗ-15, БКЗ-210 та ін., вивчено та організовано контроль викиду оксиду та двооксиду азоту до атмосфери.

На енергоблоках потужністю 250/300 МВт (Київська ТЕЦ-5) та 200 МВт, інших котлах ТЕС та ТЕЦ України здійснено великомасштабні дослідження впливу режимних (теплове навантаження паливні, коефіцієнт надлишку повітря, рециркуляції димових газів тощо) та конструктивних параметрів на утворення та викид оксидів азоту, а також інших забруднювачів: оксидів сірки, вуглецю, сажі, канцерогенних речовин в атмосферу, складено формули розрахунків викиду оксидів азоту.

Так як в атмосфері монооксид азоту порівняно швидко окислюється до більш токсичного діоксиду азоту, концентрацію оксидів азоту визначають в перерахунку на NО₂.

За розробками Інституту газу НАНУ (Сігал та ін.) разом з Всесоюзним теплотехнічним інститутом (ВТІ) та за їх ініціативою вперше встановлено роздільні граничнодопустимі концентрації NО та NО₂ в атмосферному повітрі населеної місцевості.

Розроблено та освоєні методи зниження утворення та викиду оксидів азоту котлами ТГМП-314А енергоблоку 250/300 МВт Київської ТЕЦ-5 на 53..57 % шляхом реконструкції пальникових пристроїв, що забезпечує попереднє змішування газів рециркуляції з повітрям. Розроблений метод застосовано на енергоблоках Київської ТЕЦ-5 та низці інших котлів електростанцій.

Вперше виконано дослідження яким показано що, вводячи гази рециркуляції не в дуттьове повітря, як це прийнято сьогодні у всіх країнах, а в паливо (наприклад, у природний газ), вплив газів рециркуляції на утворення NO підвищує в 1,8..2 рази, що дозволяє використати рециркуляцію без перевантаження тяго-дуттьових машин. Вперше в Європі розроблено та встановлено в котлі Сєверо-Донецької ТЕЦ потужний вихровий пальник з попереднім змішуванням палива (природного газу) з газами рециркуляції.

На котлі енергоблоку 250/300 МВт ТГМП-314А Київської ТЕЦ-5 та котлах енергоблоку 200 МВт доведено, що за заданого ступеня рециркуляції перерозподіл газів рециркуляції з подаванням більшої частини їх у центральні пальники додатково знижує викид оксидів азоту на 25..30 %.

У 1992 р. розроблено та введено в дію "Методическое пособие по проведению комплексных зколого-теплотехнических испытаний котлов, работающих на газе и мазуте" (Киев: ВНИПИтрангаз, ротопринт, 1992.-213 с.).

На Трипільській ГРЕС в 1999..2004 pp. здійснено порівняльні дослідження утворення та викиду оксидів азоту під час спалювання вугілля АШ за умов подавання його в паливню за звичайною схемою та у вигляді пилу високої концентрації (на котлі ТПП-210А енергоблоку 300 МВт). Показано, що використання пилу високої концентрації дозволяє знизити викиди оксидів азоту до атмосфери на 21 %.

За ініціативою І.Я. Сігала, під його керівництвом та за участю були розроблені та широко впроваджені на баштових водогрійних котлах ПТВМ та ін. (в м.м. Київ, Москва, Львів, Казань, Вільнюс, Рига, Софія та багато ін.) пальники двоступеневого спалювання газу ГДС-100 та ГДС-50 (понад 1000 пальників), що дозволило знизити викиди оксидів азоту до атмосфери на 40..50 %.

Результати більшості досліджень І.Я. Сігала механізму утворення оксидів азоту та методів їх зниження) надруковані в його 2 монографіях (загальний тираж 12 тис. прим.). в більш як 40 статтях в журналах „Теплоенергетика”, „Электрические станции” „Промышленная енергетика”, „Физика горения и взрыва”, „Газовая промышленность” (Москва), „Энергетика и электрификация”, „Новини енергетики”, „Энерготехнологии и ресурсосбережение” (Київ) та ін, відомі великій кількості вчених та спеціалістів різних країн, а результати впроваджені більш ніж в 20 країнах.

Для подальшого успішного впровадження науково-інженерних заходів з переведення енергоблоків 300 МВт в маневровий режим на ТЕС України потрібні відносно невеликі фінансові затрати. Термін окупності – 3-5 років.

На тему роботи опубліковано: 14 монографій, 8 збірників наукових праць та 10 брошур; розроблено 11 галузево-керівних (ГКД) та нормативних документів для Мінпаливенерго України; 282 статті; 48 авторських свідоцтв СРСР та патентів України, Росії; виконано понад 40 науково-дослідних робіт; захищено 2 докторські та 19 кандидатських дисертацій.

Загальна кількість реферованих публікацій в базі даних SCOPUS – 28.


Претенденти :

Мисак Й.С.

Кєсова Л.О.

Сігал І.Я.

Клуб М.В.

Винницький І.П.

Моспан Ю.М.